Trả lời nhanh
Phương trình đúng là Mg + H2SO4 (loãng) → MgSO4 + H2↑. Magie là kim loại đứng trước hiđro trong dãy hoạt động hoá học nên đẩy được hiđro ra khỏi dung dịch axit loãng. Hiện tượng là mẩu magie tan dần, có bọt khí không màu thoát ra và dung dịch tạo thành trong suốt. Phản ứng này không cần điều kiện đặc biệt và toả nhiệt.
Phương trình hoá học và cách cân bằng
Sơ đồ phản ứng: Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2. Đếm số nguyên tử mỗi nguyên tố ở hai vế: Mg có 1 và 1, H có 2 và 2, S có 1 và 1, O có 4 và 4. Hai vế đã bằng nhau nên các hệ số đều bằng 1, không phải thêm số nào.
| Chất | Tên gọi | Trạng thái, màu sắc |
|---|---|---|
| Mg | Magie | Chất rắn, màu trắng bạc |
| H2SO4 | Axit sunfuric loãng | Dung dịch không màu |
| MgSO4 | Magie sunfat | Muối tan, dung dịch không màu |
| H2 | Hiđro | Chất khí không màu, không mùi, nhẹ nhất |
Hiện tượng khi làm thí nghiệm
- Thả mẩu magie vào ống nghiệm chứa dung dịch H2SO4 loãng, quanh mẩu kim loại xuất hiện nhiều bọt khí.
- Mẩu magie nhỏ dần rồi tan hết nếu axit còn đủ.
- Ống nghiệm nóng lên vì phản ứng toả nhiệt.
- Đưa que đóm đang cháy đến miệng ống nghiệm, nghe tiếng nổ nhỏ “póp” do khí H2 cháy. Đây là cách nhận biết hiđro.
Vì sao phản ứng xảy ra?
Trong dãy hoạt động hoá học của kim loại, magie đứng trước hiđro, tức là hoạt động mạnh hơn hiđro. Vì vậy ion H+ của axit loãng nhận electron từ Mg để thành khí H2, còn Mg bị oxi hoá thành ion Mg2+ đi vào dung dịch.
Phương trình ion thu gọn: Mg + 2H+ → Mg2+ + H2↑. Ion sunfat SO42− không thay đổi trong phản ứng nên không có mặt ở phương trình thu gọn.
Xét theo số oxi hoá (lớp 10): Mg từ 0 lên +2 (chất khử), H từ +1 xuống 0 (chất oxi hoá). Quá trình: Mg → Mg2+ + 2e và 2H+ + 2e → H2. Số electron cho bằng số electron nhận nên hệ số đều là 1.
So sánh với H2SO4 đặc
Dễ nhầm nhất là hai trường hợp “loãng” và “đặc”. Với axit loãng, tính oxi hoá do H+ quyết định nên sản phẩm là H2. Với axit đặc, nóng, tính oxi hoá do S+6 quyết định nên không giải phóng H2, mà tạo SO2, S hoặc H2S tuỳ điều kiện:
- Mg + 2H2SO4 (đặc, nóng) → MgSO4 + SO2↑ + 2H2O
- 3Mg + 4H2SO4 (đặc) → 3MgSO4 + S↓ + 4H2O
- 4Mg + 5H2SO4 (đặc) → 4MgSO4 + H2S↑ + 4H2O
Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo nhớ: kim loại đứng trước H + axit loãng → muối + H2. Chỉ cần nhìn chữ “loãng” là biết sản phẩm khí là hiđro.
- Lỗi 1: viết sản phẩm là SO2 khi đề cho axit loãng. Chỉ axit đặc mới tạo SO2.
- Lỗi 2: quên mũi tên đi lên (↑) cho khí H2 hoặc viết sai chỉ số, thành “H” thay vì H2.
- Lỗi 3: viết muối là MgSO3. Muối đúng là magie sunfat MgSO4, vì gốc sunfat có hoá trị II.
Ứng dụng của phản ứng
Phản ứng này dùng trong phòng thí nghiệm để điều chế khí hiđro với lượng nhỏ, đồng thời là ví dụ điển hình để học sinh làm quen với tính chất hoá học của kim loại tác dụng với axit. Trong thực tế, dung dịch MgSO4 thu được còn gọi là muối Epsom ở dạng ngậm nước, được dùng trong nông nghiệp và y học.
Bài tập vận dụng
Bài 1. Cho 2,4 g Mg tác dụng hết với dung dịch H2SO4 loãng dư. Tính thể tích khí H2 thu được ở đktc và khối lượng muối tạo thành.
Lời giải: n(Mg) = 2,4 : 24 = 0,1 mol. Theo phương trình, n(H2) = n(MgSO4) = n(Mg) = 0,1 mol. Thể tích H2 (đktc) = 0,1 × 22,4 = 2,24 lít. Khối lượng MgSO4 = 0,1 × 120 = 12 g.
Bài 2. Cho 4,8 g Mg vào 200 ml dung dịch H2SO4 0,5M. Tính thể tích khí H2 (đktc) và cho biết chất nào còn dư.
Lời giải: n(Mg) = 4,8 : 24 = 0,2 mol; n(H2SO4) = 0,2 × 0,5 = 0,1 mol. Tỉ lệ phản ứng 1 : 1 nên H2SO4 hết, Mg dư 0,1 mol. n(H2) = 0,1 mol, V = 2,24 lít.
Bài 3. Hoà tan hoàn toàn một lượng Mg trong axit loãng thu được 4,48 lít H2 (đktc). Tính khối lượng Mg đã dùng.
Lời giải: n(H2) = 4,48 : 22,4 = 0,2 mol, suy ra n(Mg) = 0,2 mol, m(Mg) = 0,2 × 24 = 4,8 g.
Câu hỏi thường gặp
Mg tác dụng với H2SO4 loãng tạo ra chất gì?
Tạo ra magie sunfat (MgSO4) và khí hiđro (H2). Phương trình: Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑.
Hiện tượng của phản ứng Mg với H2SO4 loãng là gì?
Magie tan dần, có bọt khí không màu thoát ra, ống nghiệm nóng lên và dung dịch thu được không màu.
Mg tác dụng với H2SO4 đặc có tạo H2 không?
Không. H2SO4 đặc oxi hoá Mg thành MgSO4 và tạo SO2, S hoặc H2S tuỳ điều kiện, chứ không giải phóng hiđro.